超级计算面临的挑战及其对未来数值算法设计的可能影响

分类： 计算机科学 >> 计算机体系结构 提交时间： 2016-05-03

田荣

摘要： 超级计算机浮点运算能力的迅速提高和数据移动能力的增长缓慢已经造成了非常明显的“浮点效率鸿沟”。“浮点效率鸿沟”反映了传统数值算法与新兴硬件结构之间发展的不平衡和不匹配。在目前的新兴众核处理器上，一个“高效”的数值算法应该使单位访存所完成的浮点运算次数尽量加大，从而尽可能地享受由这一轮技术变革带来的新的“免费午餐”——超强浮点运算能力。这极可能将导致数值算法设计在思路上、甚至原则上的根本性转变。本文尝试面向新兴计算机体系结构，从充分释放众核处理器“冗余”计算能力的角度出发，发展一种新的高效且高精度（无额外自由度）的广义有限元方法，结合无网格/粒子/广义有限元法（以及有限差分）等一类新兴数值方法中所具有的“计算密集度可调”的共性特征，探讨硬件效能和数值精度“双赢”的新型计算模式的可能性。

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